组卷网 > 高中物理综合库 > 物理实验 > 力学实验 > 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
题型:实验题 难度:0.65 引用次数:518 题号:21688629
如图所示,某物理兴趣小组验证“向心力与线速度大小关系”的实验装置

实验步骤如下:
①按照图示安装仪器,轻质细线上端固定在力的传感器上,下端悬挂一小钢球。小钢球静止时刚好位于光电门中央;
②将小钢球悬挂静止不动,此时力的传感器示数为F1,用米尺量出细线长L
③将小钢球拉到适当高度处且细线拉直,静止释放小钢球,光电计时器记录小钢球遮光时间t,力的传感器示数最大值为F
④改变小钢球的释放位置,重复上述过程:
已知小钢球的直径是d,当地的重力加速度大小为g,请用上述测得的物理量表示;
(1)小钢球经过光电门时瞬时速度表达式为______
A.             B.             C.             D.
(2)小钢球经过光电门时所受合力的表达式为______
A.FF1             B.FF1             C.F1             D.F
(3)小钢球经过光电门时所需向心力的表达式为_______
A.             B.             C.             D.
(4)处理实验数据时,在误差允许的范围内,小钢球经过光电门时所需向心力和所受合力的关系为______(填“相等”或“不相等”),则能验证向心力与线速度大小的关系。
(5)本实验误差的主要来源______(选填“摆长测量”或“空气阻力”)

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【推荐1】在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中,如图甲所示,细绳的悬点刚好与一个竖直的刻度尺的零刻度线平齐.将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上,使钢球静止时刚好位于圆心.用手带动钢球,设法使它刚好沿纸上某个半径为r的圆周运动,钢球的质量为m,重力加速度为g

(1)用秒表记录运动n圈的总时间为t,那么小球做圆周运动时需要的向心力表达式为Fn=_____
(2)通过刻度尺测得小球运动的轨道平面距悬点的高度为h,那么小球做圆周运动时外力提供的向心力表达式为
(3)改变小球做圆周运动的半径,多次实验,得到如图乙所示的关系图像,可以达到粗略验证向心力表达式的目的,该图线的斜率表达式k=________。(用前面已知的相关字母表示)
2018-04-03更新 | 558次组卷
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【推荐2】如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上,下端悬挂一个质量为m的小球,将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上,调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度,使纸面贴近小球但不接触。

(1)忽略小球运动中受到的阻力,在具体的计算中可将小球视为质点,重力加速度为g。小球做圆周运动所需的向心力大小可能等于____(选填选项前的字母)。
A.绳子对球拉力B.小球自身重力
C.拉力和重力的合力D.拉力在水平方向的分力

(2)考虑到实验的环境、测量条件等实际因素,对于这个验证性实验的操作,下列说法中正确的是____(选填选项前的字母)。
A.小球质量的测量误差不影响本实验验证
B.小球匀速圆周运动半径的测量影响本实验验证
C.在其他因素不变的情况下,实验中细绳与竖直方向的夹角越大,小球做圆周运动的线速度越大
D.在细绳与竖直方向的夹角保持不变的情况下,实验中细绳越长,小球做圆周运动的线速度越大

(3)在考虑到有空气阻力的影响下,上述实验中小球运动起来后,经过比较长的时间,会发现其半径越来越小,足够长时间后,小球会停止在悬点正下方。这与无动力人造地球卫星在微薄阻力下的运动有很多类似。若小球和卫星在每转动一周的时间内半径变化均可忽略,即每一周都可视为匀速圆周运动,请对小球和卫星运动的周期变化情况进行比较,并写出结论
2024-05-23更新 | 121次组卷
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【推荐3】现用圆锥摆粗略验证向心力表达式的实验,并在悬挂点0处安装一力的传感器可以测出细绳拉力的大小,已知当地的重力加速度为,请在下面验证实验步骤的横线处填空。

(1) 测出小钢球的质量
(2) 如图所示,细线上端固定在0点,并在此处安装一力的传感器可以测出细绳拉力的大小;
(3)将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上,使小钢球静止时刚好位于圆心。用手带动小钢球,设法使它刚好沿纸上某个半径为r的匀速圆周运动,若此时力的传感器测出细绳拉力的大小为F,则小球做匀圆周运动所受到的向心力为____________
(4)用秒表记录运动n圈的总时间为t,那么小球做圆周运动中需要的向心加速度为___________
(5)要略验证向心力表达式,则需要验证的等式是___________________________
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共计 平均难度:一般